在极度干旱的绿洲-沙漠生态过渡带中，不同生态系统类型中来自植物和微生物来源的土壤有机碳积累情况存在差异

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Divergent soil organic carbon accrual from plant and microbial sources across ecosystem types in a hyper-arid oasis-desert ecotone

土壤有机碳（SOC）动态在超干旱生态系统中受植物与微生物来源碳分配调控，但土地利用变化下的机制尚不明确。本研究在塔克拉玛干沙漠边缘的湿地、稻田和沙漠草甸中，通过木质素酚、氨基糖生物标志物及微生物功能性状分析，揭示自然湿地SOC含量最高（4.15 g kg?1），微生物 necromass（真菌主导）占比19.9%，因氮限制缓解和Y策略微生物优势；稻田因灌溉导致土壤盐分升高，微生物Y策略减少，植物来源碳占比增至28.7%，SOC含量最低（2.57 g kg?1）；沙漠草甸因干旱抑制Y策略微生物，SOC含量居中（3.44 g kg?1）。氮磷比值（N/P）和土壤盐分通过调节微生物策略影响SOC稳定性。自然湿地优先保持SOC，而农业开垦加剧植物来源碳的不稳定性，需通过保护湿地和平衡N-P施肥提升碳固存韧性。

　　在地球的极端干旱区域，土壤有机碳（SOC）的动态变化对于生态系统的稳定性和碳循环具有重要意义。随着全球气候变化和人类活动的加剧，这些区域的生态系统正面临着前所未有的挑战。本研究聚焦于塔克拉玛干沙漠周边的绿洲-沙漠生态交错带，分析了三种典型生态系统——自然湿地、稻田和沙漠草原——在土地利用变化背景下SOC积累机制的差异。研究通过整合木质素酚、氨基酸糖生物标记物以及微生物功能特征分析，揭示了微生物生命周期策略与环境胁迫如何共同影响SOC的组成与稳定性。

自然湿地作为该区域最具代表性的生态系统之一，其SOC含量显著高于其他两种类型，达到4.15克/千克。这一结果表明，自然湿地在维持SOC方面具有独特优势。研究发现，自然湿地中微生物来源的碳占比高达19.9%，主要由真菌成分构成。这种现象可以归因于湿地环境中氮素限制的缓解，即较高的氮/磷（N/P）比值（0.928）为微生物的生长提供了更丰富的养分资源。此外，真菌主导的高产量（Y）策略在自然湿地中占据主导地位，这种策略有助于微生物在有限资源条件下高效地将碳固定为稳定的SOC池。真菌通过其复杂的菌丝网络和分泌酶系统，能够将植物残体分解为更小的分子，并将其与土壤矿物结合，从而形成结构稳定的SOC。

相比之下，稻田的SOC含量相对较低，仅为2.57克/千克。然而，稻田中植物来源的碳贡献比例却最高，达到28.7%。这一现象可能与稻田的特殊管理方式有关。稻田通常受到定期灌溉的影响，这种水分条件抑制了微生物的氧化分解作用，使得植物来源的碳更容易被保留下来。然而，研究还指出，稻田中植物来源的碳与SOC含量呈负相关，这可能是因为微生物的高产量策略在稻田中受到抑制，导致微生物活动减少，进而影响SOC的积累过程。此外，稻田的高植物残体输入可能引发“激发效应”，即植物残体的分解过程会加速原有SOC的矿化，从而降低其稳定性。

沙漠草原的SOC含量介于自然湿地和稻田之间，为3.44克/千克。然而，其微生物来源的碳占比最低，仅为6.1%。这一结果表明，沙漠草原中的微生物活动受到强烈的干旱胁迫影响，导致微生物高产量策略难以维持。研究发现，沙漠草原中木质素的氧化程度较高，特别是香草基/愈创木基（S/V）和肉桂基/愈创木基（C/V）比例的升高，反映出木质素分解的不完全性。这种不完全分解可能与微生物在干旱条件下的生存策略有关。在资源稀缺的环境下，微生物更倾向于采取资源获取（A）或耐受胁迫（S）的策略，而非高产量策略。这种策略调整限制了微生物对碳的固定能力，从而降低了SOC的稳定性。

研究进一步揭示了土壤盐度和氮磷平衡在SOC积累过程中的关键作用。土壤盐度被发现会抑制微生物来源的碳输入，这可能是因为高盐度环境对微生物的生理活动产生了负面影响，包括酶活性的降低和细胞膜渗透性的破坏。相反，氮磷的平衡状态和可利用氮的含量则促进了微生物来源的碳积累。这一发现对于理解干旱地区SOC的稳定性机制具有重要意义，特别是在农业活动频繁的区域，如稻田，如何通过合理的氮磷管理来维持SOC的稳定，成为亟需解决的问题。

此外，研究还指出，土壤肥力在很大程度上依赖于微生物来源的碳。如果农业实践倾向于增加易分解的植物碳输入，可能会导致土壤肥力的下降，因为这些易分解的碳更容易受到激发效应的影响。在干旱地区，由于水资源的极度稀缺，农业活动往往伴随着灌溉带来的盐渍化问题，这不仅改变了土壤的物理化学性质，还可能进一步抑制微生物的活性，从而影响SOC的积累和稳定性。

在生态交错带，土地利用的变化对SOC的组成和稳定性产生了深远影响。自然湿地的持续存在有助于维持较高的SOC含量，而农业活动的扩张则可能将SOC的组成向植物来源的碳偏移，这种偏移可能导致SOC的不稳定性增加。因此，研究强调在干旱地区的SOC保护策略中，应优先考虑自然湿地的保护，同时在人为管理的生态系统中，如稻田，实施平衡的氮磷施肥措施，以减少对土壤肥力的负面影响。

研究还提出，通过整合微生物生命周期策略、环境胁迫因子和土壤化学性质的分析，可以更全面地理解SOC的动态变化。这一方法不仅有助于揭示不同生态系统中SOC积累的机制，还为制定有效的碳管理策略提供了科学依据。特别是在全球干旱区域日益扩大的背景下，如何在保障农业生产的同时，维持土壤有机碳的稳定性，成为环境保护和可持续发展的关键课题。

总体而言，本研究通过多指标的综合分析，揭示了干旱地区SOC积累的复杂机制。自然湿地、稻田和沙漠草原在SOC组成和稳定性上的差异，反映了不同生态系统对环境变化的适应策略。这些发现不仅有助于深化对SOC动态变化的理解，也为未来在干旱地区实施碳管理和生态修复提供了重要的理论支持和实践指导。